Peršokti prie turinio


Apie Ralio Automobilius - Varikliai Ir Klasės

varikliai ir klasės ralis automobiliai

  • Prašome prisijungti, kad galėtumėte parašyti atsakymą
Temoje nėra atsakymų

#1 Ujtis

Ujtis

    Naujokas

  • Nariai
  • Akis
  • 16 Pranešimai:
  • MiestasZdulelem

08 vasario 2013 - 11:21

Šiuolaikiniame ralyje visi automobiliai griežtai suskirstyti į klases, priklausomai nuo variklio darbinio tūrio ir paruošimo lygio (grupės A ir N). Nepaisant, jog egzistuoja 8 klasės, visi varikliai skirstomi į keturias kategorijas (iki 1400, nuo 1400 iki 1600, nuo 1600 iki 2000 ir virš 2000 cm3). Sudvejintas klasių kiekis paaiškinamas dviejų skirtingų ralio automobilių paruošimo grupių ezgzistavimu.
NuotraukaDabar ralyje daugiausia naudojami tik du variklio tipai - atmosferiniai ir varikliai su pripūtimu (su mechaniniu pripūtimu (kompresorius) arba turbopripūtimu (turbina)). Dėl to iškyla daug sunkumų, kai mėginama sulyginti įvairių jėgos agregatų charakteristikas, akivaizdu, jog turbomotoras turi žymiai geresnes charakteristikas negu „atmosferikas“ su analogišku tūriu. Egzistuoja speciali koeficientų skalė, pagal kurią galima apskaičiuoti ekvivalentinio benzininio atmosferinio variklio darbinį tūrį. Skaičiavimą taikyti galima bet kokiam variklio tipui - su kompresoriais, turbininiams, dyzeliniams, turbodyzeliniams ir netgi egzotiškam rotoriniam - stūmokliniam Vankelio varikliui.
Todėl galima lengvai nustatyti automobilio klasę. Dyzeliniai varikliai prilyginti tradiciniams benzininiams atmosferiniams. Turbodyzelis gavo koeficientą 1,5. Visų be išimties kompresorinių ir turbininių variklių darbinį tūrį reikia dauginti iš 1,7. Pats didžiausias koeficientas suteiktas Vankelio rotoriniams varikliams, skaičiuojant jų tūrį, reikia dauginti iš 2.
NuotraukaPati įdomiausia automobilių kategorija ralyje - be abejonės aukščiausios klasės N4 ir A8. Tiesa, žymėjimas „virš 2000 cm3„ dar nereiškia, kad variklį galima „išpūsti“ iki penkių-šešių V8 ir pasiekti nerealius galingumo rodiklius. Pirma, maksimalus variklio galingumas apribotas 300 a.g. - įsiurbimo sistemoje yra ribotuvas, vadinamasis restriktorius (A8 klasėje - 34 mm diametras ir 32 mm - N4 klasėje). Antra, ledžiama naudoti variklius ne daugiau kaip su šešiais cilindrais. Trečia, egzistuoja tūrio apribojimas (kaip pripučiamų, taip ir atmosferinių). Maksimalus turbininio variklio (arba variklio su kompresoriumi) darbinis tūris neturi viršyti daugiau kaip 2,5l. Atmosferinių variklių situacija dar sudėtingesnė. Varikliams su dviem vožtuvais vienam cilindrui leidžiamas maksimalus darbinis tūris 3000 cm3, o variklių su dideliu vožtuvų skaičiumi (3, 4 arba 5 viename cilindre) riba -2500 cm3.
Gali iškilti klausimas, kodėl dabar niekas iš autogamintojų nebando sukurti WRC su 2,5l turbininiu varikliu.
Pagrindinė kliūtis - minimalus leidžiamas automobilio svoris priklauso nuo variklio tūrio. Pavyzdžiui, Subaru Impreza WRC 1994 cm3 turbomotoras su ekvivalentiniu 3389,8 cm3 darbiniu tūriu patenka į kategoriją iki 3500 (12 klasė pagal FIA universalią skalę). Todėl 2,5l turbovariklis su savo ekvivalentiniais 4,25l atsiduria jau 2 klasėmis auksčiau - 14-toje (iki 4500). Pirmuoju atveju automobilis turi sverti ne mažiau kaip 1230 kg, antruoju atveju - 1400kg. Galingumas abiem atvejais neturi viršyti 300 a.g. 170 kg skirtumas visus didelio variklio pliusus paverčia nuliu.
Kaip jau minėjome, ralyje dominuoja benzininiai varikliai. Į dyzelius iki šiol dauguma žiūri skeptiškai, nepaisant jų ekonomiškumo ir solidžios traukos atsargų plačiame apsukų diapazone. Dyzeliniai varikliai šiuolaikiniame autosporte naudojami plačiai tik raliuose-reiduose. O rotoriniais varikliais dabar rimtai niekas neužsiima, išskyrus Mazda, kuri artimiausiu laiku visiškai neplanuoja dalyvauti ralio varžybose.
NuotraukaTodėl galime nagrinėti tik tris benzininių variklių tipus - atmosferinius, su kompresoriumi ir turbina. Dabar dauguma „atmosferikų“ priklauso klasėms iki dviejų litrų. Pagrindinis jų privalumas - pakankamai mažas kuro sunaudojimas, jeigu tokią sampratą iš viso galima pritaikyti lenktyniniam motorui. Iš kitos pusės, norint pasiekti didelį galingumo rodiklį, tokį variklį reikia „užtaisinėti“ maksimaliai, didinti kuro mišinio suspaudimo laipsnį cilindruose, kelti apsukų skaičių iki 9000 apsisukimų per sekundę - tada dviejų litrų variklis gali išvystyti 250-270 a.g. Nenuostabu, kad toks forsavimo lygis sumažina variklio patikimumą, ypač griežtoje žvyro trasų aplinkoje. Užtat ant asfalto priekiu varomi automobiliai su atmosferinias varikliais pasirodo puikiai, kaip įrodymą galima paminėti Peugeot 306 Maxi ir Citroen Xsara Kit Car sėkmę Pasaulio ralio čempionatuose 1997-1999 metais.
Yra galimybė pakelti variklio galingumą, nedidinant jo tūrio ir cilindrų kiekio - tai paduoti į cilindrus suslėgtą orą. Tokiu atveju oras patenka į cilindrus didesniu kiekiu, tai pagerina kuro mišinio sudegimą ir atitinkamai padidina variklio galingumą. Ypač svarbu, jog galingumo pikas pasiekiamas, esant tikrai žemesnėms apsukoms, palyginus su „atmosferiku“ - apie 6000-7000 aps./s.
Egzistuoja du variklio pripūtimo būdai. Pirmasis - naudojant mehaninį kompresorių (pati žinomiausia konstrukcija - Roots), kurį suka alkūninis velenas. Tačiau toks variantas turi vieną trūkumą - toks kompresorius atima variklio galingumo dalį ir nominalus galingumo priaugimas pasidaro nežymus. Nelabai daug automobilių gamintojų naudoja mechaninius kompresorius, dažniausia Mersedes-Benz. Bet savo laiku ralyje buvo puikus automobilis su kompresoriniu varikliu Lancia 037 Rally, legendinės B grupės pradidininkas.
NuotraukaAntras variantas - pripūtimas turbinos pagalba, kai naudojama paprastai veltui švaistoma variklio išmetimo energija. Išmetimo kolektoriuje pastatyta turbina su 2 sparnuotėm. Vieną iš jų suka išmetimo dujos, kita dirba kaip siurblys ir pumpuoja orą į cilindrus. Pats didžiausias privalumas šios schemos - toks metodas nemažina variklio galingumo. Įdomu, jog reguliariai naudoti turbininius variklius ralyje pradėjo Renault su savo Renault 5 Alpine ir Renault 5 Turbo. Didelių turbininių variklių entuziastė 70-jų metų pabaigoje buvo prancūzų kompanija, kuri beveik vienu metu įdiegė tokius variklius ir Formulė-1, ir ralyje.
NuotraukaTurbopripūtėjas (Turbocharger) iškėlė konstruktoriams daugybę rimtų technologinių sunkumų. Pirmasis sunkumas - ekstremalios turbinos darbo sąlygos - temperatūra išmetimo kolektoriuje kartais pasiekia 1200 laipsnių! Savaime suprantama, sparnuočių pagaminimui reikia naudoti aukštos lydymosi temperatūros specialius lydinius. Antrąja problema tapo gamybos technologijos, tikslus turbinos balansavimas - vis dėlto kartais ji išsisuka iki 6000 - 7000 apsisukimų per sekundę ir tinkamai nesubalansuota tiesiog gali išlakstyti į gabalus. Be to, įsivaizduokite, kokie turėtų būti guoliai, kad normaliai dirbtų tokioje temperatūroje ir, esant tokioms apsukoms.
NuotraukaEgzistuoja dar viena problema - tai vadinama „turboduobė“ (turbolag). Šios problemos esmė - kai vairuotojas nuima koją nuo akseleratoriaus, variklio apsukos iškart mažėja, sumažėja taip pat išmetamųjų dujų kiekis ir greitis, dėl to sumažėja ir turbinos apsukos. Pakartotinai paspaudus pedalą, turbinai bus reikalingas laikas, kad pasiektų darbines apsukas. Dėl to variklis „miega“, ir tik praėjus tam tikram laiko momentui vėl išvysto prieš tai buvusį galingumą. Dėl tokių užlaikymų lenktyninis automobilis posūkyje gali netikėtai sumažinti greitį ir po to prarasti keletą brangių sekundžių eiliniame pagreitėjime... Daug kartų buvo mėginta kažkaip sumažinti šią „turboduobę“. Buvo gaminamos sparnuotės iš labai lengvų lydinių - taip buvo tikimasi sumažinti turbinos masę ir inertiškumą. Būta daug įdomių sprendimų, bet pati originaliausia konstrukcija pritaikyta Lancia Delta S4 - buvo pagamintas variklis su mechaniniu kompresoriumi ir turbina! Dėl to kompresorius pilnai likvidavo „turboduobę“, esant mažoms apsukoms.
Šiuolakiniuose ralio automobiliuose su turbovarikliais plačiai naudojama ALS (Anti Lag System) - sistema, leidžianti išlaikyti aukštas turbinos apsukas, nepriklausomai nuo variklio apsukų. „Antilago“ veikimo principas labai paprastas - mažėjant variklio apsisukimams, tam tikras kuro kiekis sudeginamas ne cilindruose, o išmetimo kolektoriuje, todėl turbina dirba su tuo pačiu efektyvumu. Daugelyje ralio varžybų galima pamatyti automobilius, iš kurių išmetimo vamzdžių laikas nuo laiko išsiveržia ugnies liežuviai ir pasigirsta „šūviai“ - būtent taip apie save primena „antilagas“.
Yra dar viena priežastis, dėl kurios pilotas turi saugoti turbiną - jeigu ji „išeina iš rikiuotės“, turbovariklio galingumas tokiu atveju būna žymiai mažesnis, palyginus su analogišku atmosferiniu varikliu. Priežastis - varikliuose su turbina yra mažas suspaudimo laipsnis - apie 8-8,5, o štai „atmosferikų“ - 11-12.
NuotraukaŠiais laikais ralyje naudojamas pagrindinis variklio tipas - 4 cilindrai eilėje. O kokie dargi variantai galėtų būti - BMW jau nebeleidžia dvilitrinių šešetukų eilių, kažkiek laiko Ford eksperimentavo su dvilitriniais V6, bet irgi nutraukė šį projektą. Yra dar vienas variantas V4, bet tokie varikliai jau seniai nesirodo ralio arenoje. Galima tik prisiminti Saab 96 su senu fordiniu V4 ir dar Lancia Fulvia HF Coupe, bet jų laikas baigėsi 1960-70 metais.
Praktiškai visi raliniai automobiliai turi 4 cilindrų eilėje schemą - išimtį sudaro Subaru su savo originaliu opozitiniu ketvertuku. Šis variklis lenktynėms tinka tiesiog idealiai - visų pirma dėl savo žemo svorio centro. Ne mažiau naudingas ir puikus variklio subalansavimas su vibracijų minimumu, nes stūmokliai juda vienoje plokštumoje.
Užtat, aptarnaudami servize Subaru Impreza, mechanikai susiduria su nestandartine problema - kaip pasiekti variklį? Juk abi bloko galvutės yra giliai apačioje ir dar, išdėstytos skirtingose pusėse. Šiuo atžvilgiu vienos cilindrų eilės varikliai žymiai patogesni, užtenka pakelti kapotą ir viskas prieš akis.
NuotraukaDėl lenktyninio variklio ekstremalių eksploatavimo sąlygų inžinieriams tenka spręsti daugybę užduočių, susijusių su variklio aušinimo sistema. Šiuolaikiniame ralio automobilyje po kapotu patalpintas tik variklis ir aušinimo sistema. Vienu metu iškart veikia keletas aušinimo sistemos modulių - variklio ir turbinos... Dar yra tarpinio aušinimo „interkuleris“, per kurį pereina pripučiamas oras, prieš patekdamas į cilindrus. Ataušintas oras turi didesnį tankį, todėl jo daugiau patenka į cilindrą. Nenuostabu, kad esant tokiai galingai aušinimo sistemai, praktiškai visą automobilio priekinę dalį sudaro didžiulė oro paėmimo anga.
Didelis dėmesys skiriamas variklio išdėstymui po kapotu, kad, esant galimybei, galima būtų kuo daugiau pažeminti automobilio svorio centrą ir optimaliai paskirstyti svorį ašyse. Tam tikslui stengiamasi įkišti variklį kiek įmanoma giliau ir žemiau, o taip pat (jeigu tai įmanoma) pakreipti cilindrų bloką. Tokiu keliu kažkada nuėjo Lancia inžinieriai, projektuodami Lanca Fulvia HF Coupe. Buvo sukurtas labai originalios konstrukcijos variklis - labai siauras V4 (kampas tarp cilindrų - 13 laipsnių), papildomai pasuktas 45 laipsniais! Tokiu būdu, italai vienu šūviu užmušė du zuikius - radikaliai pažemino svorio centrą, o pats automobilis gavo žemą kapotą - tai labai pagerino matomumą.
Ralinio automobilio variklis - ne šiaip agregatas, kuris priverčia automobilį judėti, o vienas iš kertinių pagrindų, ruošiant jį lenktynėms. Labai daug priklauso nuo jo parametrų, darbo charakteristikų, esant skirtingoms sąlygoms. Šiuolaikiniai raliniai varikliai jau aplenkė savo trisdešimtmečius karbiuratorinius brolius - atsiradusios įpurškimo sistemos, plačiai naudojamos elektroninės ir kompiuterinės sistemos leidžia idealiai sureguliuoti ir eksploatuoti automobilius. Ir nenuostabu, jog WRC variklių charakteristikos (išskyrus galingumą) dažniausiai būna žymiai geresnės nei B grupės turbomonstrų.

Šaltinis: www.4rally.eu





Taip pat pažymėtų su viena ar daugiau šių žymių: varikliai ir klasės, ralis, automobiliai

Vartotojų skaito šią temą: 0

0 members, 0 guests, 0 anonymous users